第四章頻率與時(shí)間的測(cè)量PPT課件

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊此處編輯母版文本樣式第二級(jí)第三級(jí)第四級(jí)第五級(jí)*電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院*第四章 頻率與時(shí)間測(cè)量2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院1第四章 頻率與時(shí)間的測(cè)量一、概述二、電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻方法三、電子計(jì)數(shù)器測(cè)周方法四、時(shí)間間隔測(cè)量五、通用電子計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與功能六、標(biāo)準(zhǔn)頻率源的測(cè)量2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院2一、概述采用天文觀(guān)測(cè)方法，將一天的時(shí)間分為246060份作為秒；經(jīng)過(guò)校正，其穩(wěn)定度為310-8世界時(shí)以1900年（回歸年）的1556925.9747分之一作為秒的長(zhǎng)度，其準(zhǔn)確度可達(dá)110-9 歷書(shū)時(shí)引進(jìn)微觀(guān)計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，采

2、用銫133（Cs133）原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷所對(duì)應(yīng)的9192631770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間為一秒，其準(zhǔn)確度可達(dá)10-13 原子時(shí)頻率或時(shí)間的原始基準(zhǔn)2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院3頻率和時(shí)間測(cè)量的特點(diǎn)時(shí)間是一個(gè)基本的參數(shù)，與其它電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果有密切的關(guān)系利用電子技術(shù)測(cè)量時(shí)間，具有很高的精確度，可達(dá)10-14測(cè)量過(guò)程高度自動(dòng)化，測(cè)量迅速、使用方便頻率是周期的倒數(shù)，頻率測(cè)量與周期、時(shí)間的測(cè)量是相互關(guān)聯(lián)和等效的電子計(jì)數(shù)器一般具有測(cè)量頻率和測(cè)量周期等兩種以上測(cè)量功能2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院4電子計(jì)數(shù)器的工作原理計(jì)數(shù)器控制信號(hào)被測(cè)信

3、號(hào)基準(zhǔn)信號(hào)遙控開(kāi)關(guān)信號(hào)手控開(kāi)關(guān)信號(hào)被測(cè)信號(hào)閘門(mén)時(shí)間信號(hào)計(jì)數(shù)信號(hào)f1主門(mén)N=f1T2NT22022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院5電子計(jì)數(shù)器的工作原理（續(xù)）組成計(jì)數(shù)信號(hào)（被測(cè)/標(biāo)準(zhǔn)）門(mén)控信號(hào)（標(biāo)準(zhǔn)/被測(cè)）主控門(mén)計(jì)數(shù)器信號(hào)整形電路顯示電路功能計(jì)數(shù)（被測(cè)/不控）測(cè)頻率（被測(cè)/標(biāo)準(zhǔn)）測(cè)周期（標(biāo)準(zhǔn)/被測(cè)）測(cè)頻率比（被測(cè)1/被測(cè)2）測(cè)時(shí)間間隔、計(jì)時(shí)（標(biāo)準(zhǔn)/啟停控制）計(jì)數(shù)/門(mén)控思考題：既然“測(cè)頻”和“測(cè)周” 都可以測(cè)量信號(hào)的頻率，那么什么時(shí)候 “測(cè)頻”、什么時(shí)候 “測(cè)周” 呢？2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院6二、電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻方法數(shù)字頻率計(jì)的結(jié)構(gòu)與工作原理頻率測(cè)量的誤差分

4、析頻率比的測(cè)量2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院7時(shí)基信號(hào)單元石英振蕩器110110110分頻器脈沖放大1101101101101kHz閘門(mén)時(shí)間選擇fcfc/k1ms10ms0.1s1s10s“1”TS1. 數(shù)字頻率計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理十進(jìn)電子計(jì)數(shù)器fx閘門(mén)時(shí)間被測(cè)信號(hào)門(mén)控電路邏輯控制單元主門(mén)整形電路Nfx=N/Ts=Nfc/k=TS fx=(k/fc)fx1MHz2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院82. 各組成部分的功能整形單元：將被測(cè)信號(hào)整形為可以計(jì)數(shù)的方波信號(hào)主門(mén)：構(gòu)成門(mén)控信號(hào)的作用途徑門(mén)控電路：形成控制基準(zhǔn)信號(hào)十進(jìn)制電子計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)、顯示邏輯控制單元：控制

5、計(jì)數(shù)器的工作流程時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生與變換單元：通過(guò)“閘門(mén)時(shí)間”選擇開(kāi)關(guān)選擇適當(dāng)?shù)拈l門(mén)時(shí)間信號(hào)，以適應(yīng)不同頻率的測(cè)量與顯示范圍準(zhǔn)備 計(jì)數(shù) 顯示 復(fù)零 準(zhǔn)備2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院93. 頻率測(cè)量的誤差分析隨機(jī)誤差觸發(fā)誤差輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、整形電路，轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)脈沖整形電路一般采用施密特觸發(fā)電路當(dāng)被測(cè)信號(hào)上疊加有噪聲干擾信號(hào)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)觸發(fā)點(diǎn)不準(zhǔn)的現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的誤差，稱(chēng)為觸發(fā)誤差（或轉(zhuǎn)換誤差）解決方案盡可能提高信噪比將信號(hào)適當(dāng)衰減，使干擾噪聲同時(shí)減小，降低對(duì)觸發(fā)點(diǎn)的影響 自動(dòng)增益控制（AGC）技術(shù) 合理選擇觸發(fā)觸發(fā)窗口，避開(kāi)干擾脈沖（P173 圖514）具體分析參見(jiàn)P162

6、 圖5-6具體分析參見(jiàn)P172圖5-132022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院103. 頻率測(cè)量的誤差分析系統(tǒng)誤差頻率測(cè)量的結(jié)果為：fx=N/Ts=Nfc/k測(cè)量誤差為 誤差有兩個(gè)來(lái)源：計(jì)數(shù)器的誤差（ 1誤差） 標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差當(dāng)不考慮標(biāo)準(zhǔn)頻率的誤差時(shí)，則測(cè)量誤差僅由量化誤差決定因?yàn)閨N|1，所以測(cè)量的誤差由N決定由于N=TS fx=(k/fc) fx，所以當(dāng)fc和fx一定時(shí)，增大閘門(mén)時(shí)間TS（即增大時(shí)標(biāo)k），可以減小測(cè)量誤差量化誤差N=TS fx=(k/fc) fx2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院111誤差的產(chǎn)生示意圖產(chǎn)生量化誤差的原因：門(mén)控信號(hào)與被測(cè)信號(hào)不存在

7、時(shí)序聯(lián)系，脈沖出現(xiàn)的相對(duì)時(shí)刻具有一定的偶然性2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院12閘門(mén)時(shí)間對(duì)測(cè)量誤差的影響 設(shè)被測(cè)信號(hào)的頻率為100kHz，選取不同的閘門(mén)時(shí)間，可以得出下面的幾種測(cè)量結(jié)果： 結(jié)論：對(duì)于一個(gè)給定的被測(cè)信號(hào)，在計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍內(nèi)，閘門(mén)時(shí)間越大，量化誤差造成的影響越小。2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院13標(biāo)準(zhǔn)頻率源對(duì)測(cè)量誤差的影響在不考慮量化誤差時(shí)，測(cè)量準(zhǔn)確度就等于標(biāo)準(zhǔn)頻率源的準(zhǔn)確度可以按照測(cè)量精度要求給頻率源分配誤差限額由于頻率源的精度容易控制，因此一般情況下選取比測(cè)量精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)的頻率源，將誤差限額留給量化誤差結(jié)論：選取合適的頻率源后，可

8、以只考慮量化誤差2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院14頻率測(cè)量誤差分析的結(jié)論測(cè)頻誤差由觸發(fā)誤差、 1誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差合成總的系統(tǒng)誤差可表示為結(jié)論測(cè)量總誤差不可能優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差閘門(mén)時(shí)間一定時(shí)，被測(cè)頻率越高，誤差越小被測(cè)信號(hào)確定時(shí)，閘門(mén)時(shí)間越大，誤差越小測(cè)量低頻信號(hào)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的誤差 低頻信號(hào)的頻率不能通過(guò)測(cè)頻方法測(cè)量測(cè)量速度降低2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院154. 頻率比的測(cè)量假設(shè)fAfB，若要測(cè)量fA對(duì)fB的頻率比，只要用fB的周期TB作為閘門(mén)信號(hào)，在TB時(shí)間內(nèi)對(duì)fA作周期計(jì)數(shù)即可。2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院164. 頻

9、率比的測(cè)量（續(xù)）應(yīng)用：可方便地測(cè)量電路的分頻或倍頻系數(shù)注意：頻率較高者由A通道輸入，頻率較低者由B通道輸入可采用B通道信號(hào)周期倍乘的方法，提高頻率比的測(cè)量精度例：當(dāng) fA=100Hz， fB=1Hz時(shí)，分別以B通道信號(hào)的1、10、100個(gè)周期作為閘門(mén)信號(hào)，則計(jì)數(shù)器的值N分別為100、1000、10000，頻率比的測(cè)量結(jié)果分別為100、100.0、100.00。(顯示電路的小數(shù)點(diǎn)位置隨倍數(shù)移動(dòng)）2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院17三、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量周期方法直接測(cè)頻存在的問(wèn)題當(dāng)被測(cè)頻率較低時(shí)，若采用計(jì)數(shù)器直接測(cè)頻，會(huì)產(chǎn)生較大的誤差解決方案主門(mén)的開(kāi)閉由被測(cè)信號(hào)控制，對(duì)較高頻率的時(shí)

10、標(biāo)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，反推被測(cè)信號(hào)的頻率測(cè)周模式特點(diǎn)與測(cè)頻方法原理相同，只是被測(cè)信號(hào)、時(shí)標(biāo)信號(hào)的接入方式不同2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院181. 周期測(cè)量的原理方框圖TsTxTx石英振蕩器k主門(mén)十進(jìn)計(jì)數(shù)器脈沖形成電路門(mén)控電路門(mén)控信號(hào)被測(cè)信號(hào)N=Tx/TsTx=NTsfx=fs/N=fc/(kN)fcfs時(shí)標(biāo)2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院192. 誤差分析周期測(cè)量值為 Tx=NTs=N/fs=kN/fc 所以周期測(cè)量的誤差為周期測(cè)量的誤差包括量化誤差（1誤差）、標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差、以及觸發(fā)誤差提高測(cè)量精度的途徑提高頻率源的精度減小標(biāo)準(zhǔn)源對(duì)測(cè)量的影響盡可能采用小時(shí)

11、標(biāo)（用小k值） 減小量化誤差多周期測(cè)量取平均減小量化誤差、觸發(fā)誤差的影響提高信噪比減小觸發(fā)誤差2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院203. 用測(cè)周方法實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量與顯示倒數(shù)計(jì)數(shù)器先用測(cè)周法得到N，然后用N控制倒數(shù)計(jì)數(shù)器，將N換算為頻率倒數(shù)計(jì)數(shù)器不會(huì)產(chǎn)生附加的量化誤差，也不會(huì)“提高”測(cè)量精度例：fc=10MHz， fx=50Hz，k=102，則N=2000 取q106，則主門(mén)B的開(kāi)啟時(shí)間為0.1s。當(dāng)N=2000時(shí)，M=500， fx=50.0Hz2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院214.測(cè)頻，還是測(cè)周？現(xiàn)象 測(cè)頻時(shí)，被測(cè)頻率fx愈高，則量化誤差愈??； 測(cè)周時(shí)，

12、被測(cè)頻率fx愈低，則量化誤差愈小。推論存在一個(gè)頻率fm，使測(cè)頻與測(cè)周二者的量化誤差相等為減小量化誤差，當(dāng)fxfm時(shí)，測(cè)頻；當(dāng)fxfm時(shí)，測(cè)周。中界頻率fm的確定量化誤差取決于計(jì)數(shù)值N測(cè)頻時(shí)，N=Tsf/Tx; 測(cè)周時(shí)，N=Tx/Tst 。令兩個(gè)N相等，并用Tm表示Tx，則 Tm(TsfTst)1/2例：若Tsf=1s，Tst=1us，則當(dāng)信號(hào)的頻率為fm=1kHz時(shí)，測(cè)頻與測(cè)周的量化誤差相等。2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院22四、時(shí)間間隔測(cè)量需求兩個(gè)信號(hào)的相位差的測(cè)量同一信號(hào)波形上兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔測(cè)量周期、脈寬原理與測(cè)量周期的方法相似，所不同的是門(mén)控信號(hào)分別由“起始條

13、件”和“終止條件”共同決定“起始條件”和“終止條件”分別對(duì)應(yīng)于被測(cè)時(shí)間間隔的開(kāi)始和結(jié)束周期測(cè)量2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院231. 時(shí)間間隔測(cè)量原理框圖 S0通道選擇開(kāi)關(guān)； S1、S2 極性選擇開(kāi)關(guān)2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院242. 時(shí)間間隔測(cè)量相關(guān)波形起始B終止E門(mén)控G時(shí)標(biāo)fs計(jì)數(shù)Pt2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院253. 時(shí)間間隔測(cè)量的幾種應(yīng)用模式由S0、S1、S2組合，可以得到四種常用測(cè)量模式相位差、延遲時(shí)間測(cè)量： S0斷開(kāi)， S1、S2同為“”或“”周期測(cè)量： S0閉合， S1、S2同為“”或“”正脈沖寬度測(cè)量：

14、S0閉合， S1為“”， S2為“”負(fù)脈沖寬度測(cè)量： S0閉合， S1為“”， S2為“”2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院26時(shí)間間隔測(cè)量的例子信號(hào)延遲時(shí)間測(cè)量VBVC起始停止門(mén)控C+(50%)B+(50%)門(mén)控VBVCB+(50%)C-(50%)B+(50%)C-(50%)B-(50%)C+(50%)B+(10%)C+(90%)信號(hào)延遲時(shí)間測(cè)量正脈沖寬度測(cè)量負(fù)脈沖寬度測(cè)量信號(hào)上升時(shí)間測(cè)量2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院27五、通用電子計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與功能1、電子計(jì)數(shù)器的分類(lèi)按功能可分為四類(lèi)：通用計(jì)數(shù)器：可測(cè)量頻率、頻率比、周期、時(shí)間間隔、累加計(jì)數(shù)等，測(cè)量

15、功能可擴(kuò)展。頻率計(jì)數(shù)器：功能限于測(cè)頻和計(jì)數(shù)，測(cè)頻范圍一般很寬。時(shí)間計(jì)數(shù)器：以測(cè)量時(shí)間為基礎(chǔ)，可測(cè)周期、脈沖參數(shù)等，測(cè)時(shí)分辨力和準(zhǔn)確度很高。特種計(jì)數(shù)器：包括可逆計(jì)數(shù)器、序列計(jì)數(shù)器、預(yù)置計(jì)數(shù)器等，是具有特殊功能的計(jì)數(shù)器，主要用于工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域。2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院281. 電子計(jì)數(shù)器的分類(lèi)（續(xù)）按測(cè)量范圍可分為：低速計(jì)數(shù)器（低于10MHz）中速計(jì)數(shù)器（10100MHz）高速計(jì)數(shù)器（高于100MHz）微波計(jì)數(shù)器（180GHz）按用途可分為：測(cè)量用計(jì)數(shù)器控制用計(jì)數(shù)器2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院292. 電子計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)指標(biāo)測(cè)量范圍：mHzGHz

16、準(zhǔn)確度：可達(dá)10-9以上晶振頻率及穩(wěn)定度：輸出頻率為1MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz等，普通晶振穩(wěn)定度為10-5，恒溫晶振達(dá)10-710-9。輸入特性：包括耦合方式（DC、AC）、觸發(fā)電平（可調(diào)）、靈敏度（10100mV）、輸入阻抗（50 低阻、1M /25pF高阻）等。閘門(mén)時(shí)間(測(cè)頻)：一般有1ms、10ms、100ms、1s、10s幾檔時(shí)標(biāo)(測(cè)周)：一般有10ns、100ns、1ms、10ms幾檔顯示位數(shù)及顯示方式2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院30舉例某通用計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)指標(biāo)功能：測(cè)頻、測(cè)周、測(cè)時(shí)、計(jì)數(shù)、頻率比、上升時(shí)間、下降時(shí)間、延遲時(shí)間、相位、占空比

17、、正脈沖寬度、負(fù)脈沖寬度測(cè)頻范圍：25mHz1GHz測(cè)周范圍：100ns40s 測(cè)時(shí)范圍：20ns40s 時(shí)基頻率：101MHz穩(wěn)定度：110-8/d 可選配(15)10-9/d高穩(wěn)晶振 2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院31舉例某通用計(jì)數(shù)器的主要技術(shù)指標(biāo)（續(xù)）靈敏度典型值：30mVrms動(dòng)態(tài)范圍：50mVrms1Vrms 耦合方式：A、B通道AC/DC，C通道AC 輸入阻抗：1M/45pf或50 觸發(fā)電平：1.5V 30mV步進(jìn)可調(diào) 10位VFD全功能顯示 體積和重量：32028094(mm)， 2.8kg2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院323. 通用電

18、子計(jì)數(shù)器的電路結(jié)構(gòu)2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院334.電子計(jì)數(shù)器的模塊組成和作用輸入通道由放大/衰減、濾波、整形、觸發(fā)（包括觸發(fā)電平調(diào)節(jié)）等單元電路構(gòu)成。用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，以產(chǎn)生符合計(jì)數(shù)要求（波形、幅度）的脈沖信號(hào)。一般包括A、B、C三個(gè)通道。時(shí)基產(chǎn)生電路包括頻率源（可外接）、倍頻/分頻電路、選擇電路構(gòu)成，形成時(shí)標(biāo)信號(hào)（測(cè)周用）和閘門(mén)時(shí)間信號(hào)（測(cè)頻用）。時(shí)標(biāo)信號(hào)： 10ns、100ns、1us、10us、100us、1ms閘門(mén)時(shí)間信號(hào)：1ms、10ms、100ms、1s、10s2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院344.電子計(jì)數(shù)器的模塊組成和作用（

19、續(xù)）主門(mén)電路具有計(jì)數(shù)脈沖輸入、門(mén)控信號(hào)輸入兩個(gè)端子，通過(guò)“門(mén)控信號(hào)”控制通過(guò)該電路的計(jì)數(shù)脈沖的數(shù)目。計(jì)數(shù)與顯示電路對(duì)通過(guò)主門(mén)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值代表被測(cè)的頻率或時(shí)間，由數(shù)碼顯示器直觀(guān)地顯示測(cè)量結(jié)果。為了便于觀(guān)察和讀數(shù)，常使用十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路。最高計(jì)數(shù)頻率是計(jì)數(shù)電路的重要指標(biāo)，由個(gè)位計(jì)數(shù)器決定。不同集成電路具有不同的工作速度：如74LS系列為3040MHz，74S系列為100MHz，CMOS電路約5MHz，ECL電路可達(dá)600MHz。2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院354.電子計(jì)數(shù)器的模塊組成和作用（續(xù)）計(jì)數(shù)與顯示電路（續(xù)）計(jì)數(shù)器的構(gòu)成中小規(guī)模計(jì)數(shù)器芯片，例如74LS90十進(jìn)

20、制計(jì)數(shù)器，74LS390、CD4018(MC14018)為雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器可編程計(jì)數(shù)器芯片，如：Intel 8253/8254等微處理器的計(jì)數(shù)單元顯示器的構(gòu)成：LED、LCD 、 VFD（真空熒光顯示器）等鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)電路，如74LS47、CD4511等專(zhuān)用計(jì)數(shù)與顯示單元電路，如 ICM7216D2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院364.電子計(jì)數(shù)器的模塊組成和作用（續(xù)）工作流程控制單元由邏輯和時(shí)序電路構(gòu)成，以產(chǎn)生各種控制信號(hào)， 協(xié)調(diào)、控制各電路單元的工作，使整機(jī)按“測(cè)量顯示復(fù)零”的工作程序自動(dòng)完成測(cè)量任務(wù)。有些計(jì)數(shù)器還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程控制。功能選擇單元由多路選擇開(kāi)關(guān)和邏輯電路

21、構(gòu)成。用于從輸入通道（A、B、C）、時(shí)標(biāo)信號(hào)、閘門(mén)時(shí)間信號(hào)中選擇不同的組合，以及不同的極性、量值，分別連接到主門(mén)電路的計(jì)數(shù)脈沖輸入端、門(mén)控信號(hào)輸入端，以實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)量功能。2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院37電子計(jì)數(shù)器的功能選擇邏輯2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院38電子計(jì)數(shù)器電路舉例數(shù)字顯示器寄存器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器A通道放大、整形B通道放大、整形 主 門(mén)功能開(kāi)關(guān)閘門(mén)選擇、周期倍乘 10 10 10 1010s(104)1s(103)100ms(102)10ms(10)1ms(1)時(shí)標(biāo)選擇12345332112445時(shí)基部分 10 10 10 10 101m

22、s0.1ms10us1us0.1us10ns控制時(shí)序電路開(kāi)門(mén)鎖存復(fù)位控制時(shí)序電路波形2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院395.電子計(jì)數(shù)器的使用仔細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)，掌握其功能和特性正確使用晶振預(yù)熱 只有在恒定溫度條件下工作，才能達(dá)到指標(biāo)內(nèi)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。一般需預(yù)熱二十分鐘以上。標(biāo)準(zhǔn)頻率的選擇標(biāo)準(zhǔn)頻率的準(zhǔn)確度比被測(cè)頻率至少要高一個(gè)數(shù)量級(jí)如果內(nèi)部晶振量級(jí)不夠，可外接標(biāo)準(zhǔn)頻率源選擇合適的時(shí)標(biāo)或閘門(mén)時(shí)間減小量化誤差注意輸入信號(hào)的幅值和畸變狀況減小轉(zhuǎn)換誤差2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院40六、標(biāo)準(zhǔn)頻率源的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)頻率源主要是指各級(jí)頻率標(biāo)準(zhǔn)、頻率合成器和通用計(jì)數(shù)器中的高

23、穩(wěn)定石英振蕩器。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率源的要求：準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度測(cè)量的方法：被測(cè)頻率與更高標(biāo)準(zhǔn)的頻率源比對(duì)檢定頻率準(zhǔn)確度的定義：實(shí)際值 fx與真值 f0的相對(duì)偏差，即2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院41頻率穩(wěn)定度定義：在一定時(shí)間間隔內(nèi)，頻率源的頻率準(zhǔn)確度的變化實(shí)際上是頻率不穩(wěn)定度物理意義：表征頻率源保持恒定頻率的工作能力導(dǎo)致頻率源不穩(wěn)定的因素：系統(tǒng)性或確定性的變化 元件老化、系統(tǒng)性漂移，溫度、供電電壓變化隨機(jī)性或非確定性的變化 噪聲2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院42頻率穩(wěn)定度的表征長(zhǎng)期穩(wěn)定度 是由器件老化而引起的振蕩頻率在其平均值上的緩慢變化。通常用一天內(nèi)的頻率平均漂移作為長(zhǎng)期穩(wěn)定度的表征，稱(chēng)為日老化率?？砂聪率接?jì)算：f0為標(biāo)稱(chēng)頻率，fmax、fmin為一天內(nèi)的最大和最小測(cè)量值短期穩(wěn)定度 用隨機(jī)過(guò)程描述（略）2022/6/23電子測(cè)量北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院43頻率穩(wěn)定度的時(shí)域測(cè)量 與標(biāo)準(zhǔn)頻率比對(duì)比對(duì)的前提條件作為基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)頻率，其準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度至少應(yīng)比被測(cè)頻率高一個(gè)量級(jí)（10倍）測(cè)量所用設(shè)備的測(cè)量準(zhǔn)確度至少應(yīng)比被測(cè)頻率源高3倍比對(duì)測(cè)量采用的方法計(jì)數(shù)器直接測(cè)頻存在1誤差，準(zhǔn)確度較低 ( P223 例)差頻周期測(cè)量法差頻倍增測(cè)量法示波測(cè)量法2022/6/23電